资源简介

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跨学科主题活动《校园安防系统设计》教学设计
课题 校园安防系统设计 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：能够认识到校园安防系统的安全价值，理解其对校园安全、管理效率的提升，同时关注设备运维与数据规范的必要性。计算思维：能够理解校园安防系统的硬件联动逻辑，分析传感器、执行器的协作流程，把握安防系统的预警运行原理。数字化学习与创新：能够借助表格、流程图等形式设计安防功能，创新规划硬件选择与物联网主题，实践方案的设计与成果呈现。信息社会责任：能够让学生了解校园安防系统的应用场景，感知其校园区域的设备实例，覆盖校门、实验室、楼道等不同区域的安防形式。
教学重点 综合运用物联网感知、通信、控制技术，完成校园安防系统的需求分析与功能设计。
教学难点 准确分析校园不同区域的安防需求，制定科学可行的功能实现路径。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 校园安防系统设计学习目标1.通过调研分析，综合运用物联网感知、通信、控制技术，设计校园安防系统2.通过设计校园安防系统，感受使用物联网技术解决问题的优势。新知导入欢欢：博士爷爷，物联网技术还可以运用在校园哪些场景中，以保障大家的安全呢 博士爷爷：欢欢，校园的各类学习和生活场景都存在安全防护的需求。让我们借助物联网技术，来设计一个校园安防系统吧!（观看视频） 观看视频明确目标，讨论物联网校园安防应用场景。 激发探究兴趣，让学生感知物联网安防价值。
讲授新课 新知讲解：一、项目需求分析校园安防系统涉及学校的各个方面，目的是保护学校、师生的生命财产安全。例如:校园视频监控系统能帮助老师和工作人员随时了解学校各个区域的异常情况;校园门禁系统能帮助老师和家长随时掌握学生的出人校信息。 1、现状调研请通过实地观察、交流访谈、查阅资料等方式，分析校园安防系统应布局在哪些区域，分别具有哪些功能。（观看表格）2、现状调研根据调研情况，小组讨论交流，目前的校园安防系统是否有待改进之处 校园安防系统是否覆盖到了学校的各个区域 根据讨论交流的内容，整理形成校园安防系统的改进建议，并填写下表。（观看表格） 二、项目功能设计1、功能分析 在功能设计阶段，需要分析解决问题的可行路径，并综合考虑材料设备、实施难度等进行恰当选择。例如，道人流量监测系统有以下可行路径: ①安装监测摄像头，利用计算机视觉技术进行人流量监控和分析。②在楼道人口或出口处安装人员计数器，通过计算进出人员数量来监测人流量。③通过计算楼道人口或出口的热量变化，从而推算出人流量。路径①借助人工智能技术可进行人流量的精确分析，还可以进一步分析人员行为;路径②可统计简单数据，如人员总数、峰值等，成本较低;路径③推算人流量的准确性可能受到诸如温度变化等环境因素的影响。 请根据你们小组提出的校园安防系统的改进建议，选择2项进行功能设计，交流讨论，评估每项功能设计的可行性，并确定最终采用的功能实现方式，填入下图中。（观看图片）评估项目或功能设计的可行性可以从以下几个方面考虑:①技术可行性。评估项目所需的技术是否可行、可靠，综合考虑技术效果、技术难度、设备要求、自身知识储备等因系。②经济可行性。评估项目所需成本、预期收益等。③时间可行性。评估项目是否能在预期时间内完成。④法律可行性。评估项目是否符合相关的法律法规、是否涉及知识产权侵权、是否侵犯他人隐私等。2、硬件选择在智能消防系统的设计搭建中，我们了解了一些基础的传感器、执行器的使用方法。校园安防系统则涉及了校园生活的各个领域，需借助种类更加丰富的传感器、执行器来实现系统的各项功能，下面是一些可用传感器示例。 （观看表格）请小组分工合作、查阅资料，了解更多传感器与执行器的功能、适用场景与使用方法，填写下表。（观看表格）3、设计物联网主题在校园安防系统中，许多功能都涉及远程监测或远程预警，因此我们需要进一步明确每项功能需监测的内容，以及远程预警需发送哪些信息。请小组交流讨论，设计物联网云平台中对应的主题，分析每个主题的发布方与订阅方。（观看表格）4、形成项目设计方案请小组合理分工，将校园安防系统的功能设计、硬件选择、物联网主题设计等内容整理形成校园安防系统设计方案，并为每项功能绘制算法流程图。（观看表格）三、项目评价1.请以小组为单位，在班级内展示你们设计的校园安防系统方案，根据下表进行自评与互评，并根据评价结果对方案进行完善优化。2.请回顾本项目中小组合作的全过程，根据下表对小组合作情况进行自评与互评。四、课堂练习完成课堂练习26-27页。五、拓展延伸1、安防数据安全防护校园安防系统采集的监控画面、人员出入等数据含敏感信息，需做好全流程防护。采集时遵循 “最小必要” 原则，仅收集安防所需数据；传输采用加密协议，防止数据被窃听篡改；存储需分级授权，仅安保和管理部门可调阅。同时要符合《个人信息保护法》，监控数据留存不超过 90 天，避免隐私泄露风险。2、AI 智能行为识别借助 AI 算法提升安防主动性，可识别三十余种校园异常行为。比如在楼道识别拥挤推搡、在操场识别攀爬翻越、在实验室识别违规操作等。系统能在事件发生 1-3 秒内触发警报，自动锁定相关画面，比传统人工监控响应速度快数倍，大幅降低安全事故发生率。3、多部门应急联动构建安保、消防、校医、班主任协同的应急机制。当安防系统触发预警（如气体泄漏、人员求助），会同步向对应部门推送信息，包含事件位置、类型等关键内容。同时联动应急广播、疏散指示牌，引导师生有序避险，缩短从预警到处置的全流程时间。4、安防设备运维规范 安防设备需建立常态化运维机制。每日检查传感器、报警器等设备运行状态，每月校准气体传感器、红外计数器的精度；每季度测试备用电源和网络连通性，确保断电时设备仍能工作。发现故障需分级响应，轻微问题 24 小时内修复，重大故障立即启动备用方案。 实地观察、访谈，梳理校园各区域安防功能需求。讨论现有安防不足，整理针对性改进建议并填表。选 2 项改进建议，评估 3 种可行路径，确定实现方式。分工查阅资料，整理传感器 / 执行器功能与适用场景。设计云平台主题，明确各主题的发布方与订阅方。整合功能、硬件、主题设计，绘制算法流程图。小组展示方案，按科学性等维度完成评价并优化。独立完成选择与判断题，巩固核心知识。学习了解课外知识拓展。 培养学生调研能力，明确安防系统覆盖重点。提升学生问题发现能力，为功能设计铺垫。锻炼学生可行性分析与决策能力。提升学生信息检索与硬件适配应用能力。深化学生对 MQTT 协议的理解，掌握协同逻辑。培养学生方案整合与逻辑表达能力。提升学生评价反思能力，完善方案质量。检测学生知识掌握情况，及时查漏补缺。拓宽学生视野，激发学生学习物联网兴趣。
课堂小结 《校园安防系统设计》课程小结：本节课围绕校园安防系统设计展开，我们探究了需求分析、硬件选型等核心环节，以及其在人流预警、气体监测等场景的应用，了解了物联网与传感技术的协同价值。通过方案设计、小组协作等实践，大家锻炼了技术整合与问题解决能力。同时，我们也认识到智能安防守护校园安全的意义，以及合规设计的重要性，希望大家持续关注技术应用，提升数字化素养。 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、选校园宿舍场景，设计安防方案，说明核心传感器、执行器及对应物联网主题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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